Le variateur de vitesse, un composant clé dans votre approche Intervenant: CCI des Landes
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Le variateur de vitesse, un composant clé dans votre approche globale Efficacité Energétique Intervenant: H. Ferragne Ingénieur applications variation de vitesse Tel : 0683973251
Plus de 175 ans d’histoire
Gestion de
2011
Acquisition de Telvent
1999 l’énergie
2010
Power &
Groupe Schneider devient Acquisition des activités
moyenne tension d’Areva T&D
Schneider Electric,
Control
Centré sur Power & Control
2008
Acquisition de Xantrex, leader
1996 dans les solutions en Energies
Modicon, leader historique Renouvelables
dans les Automatismes, 2007
devient une marque Acquisition d’ APC corp. et de
Schneider Pelco
1991
2005
Industrie de Square D rejoint Acquisition de
Groupe Schneider Power Measurement Inc.
l’acier 1988 2003-2008
Telemecanique rejoint Acquisitions ciblées dans le
résidentiel
Groupe Schneider
(Lexel,
2003 Clipsal, Merten,Ova, GET, etc.)
1975 Acquisition de
1836 T.A.C
Création de Schneider Merlin Gerin rejoint
2000
au Creusot, France Groupe Schneider
Acquisition de
MGE UPS Systems
19ème siècle 20ème siècle 21ème siècle
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 2
Schneider Electric - le spécialiste mondial
de la gestion de l’énergie
Des géographies équilibrées
CA 2012
Milliards d’euros de CA en 2012 Europe
Amérique de l’Ouest
du Nord 30%
25% Asie
Pacifique
Reste du 27%
% du CA réalisé dans les Monde
nouvelles économies 18%
Des marchés finaux diversifiés
Collaborateurs dans +100 pays
CA 2012
Régies & Infrastructures 25%
Industrie & machines 22%
Centres de données 15%
Bâtiments non résidentiels
Résidentiel 9%
du CA consacré à la R&D
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 3
Objectifs de la présentation:
….comment les variateurs peuvent vous aider :
● … à contribuer à réduire les
● Agir contre le réchauffement
émissions de gaz a effet climatique
de serre .
● …à réduire votre facture ● Faire des économies
énergétique ● Augmenter votre productivité
● …à optimiser votre ● Réduire les couts de maintenance
investissement ● Améliorer la performance de votre
business
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 4
Au centre du dilemme énergétique…
Les faits L’impératif
Demande d’énergie en 2050
vs
Demande d’électricité en 2030 Les émissions de CO2
pour éviter
Source: IEA 2007
des
Source: IPCC 2007 (vs. 1990 )
changements
climatiques
Conflits pour
Coupures de
courant
Hausse des
prix de l’énergie
dramatiques
Changement
climatique
le contrôle et
l’accès
fréquentes
d’ici 2050
aux ressources
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 5
Consommation mondiale des moteurs.
● dans le Bâtiment, les Moteurs
consomment 30% de l’électricité
● dans l’ Industrie, les Moteurs
consomment 60% de l’ électricité
25% de l’énergie mondiale est
consommée par des Moteurs
85% des Moteurs sont pour des
Pompes, ventilateurs,
Compresseurs
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 6
Facture Energétique = coût du Moteur x100
où va votre argent ?
Energie
97%
Installation
& Maintenance : 2%
Investissement :
1%
Coût global du moteur ( durée de de vie 15 ans )
Gros moteur:
Au-delà de l’investissement, le point clé 1mois de facture
énergétique
est le controle efficace du moteur = cout du moteur
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 7
Comment optimiser votre installation:
● utilisation d’un Moteur à
haut rendement
Au mieux 10%
d’économie
● utilisation d’un variateur
de vitesse pour contrôler
votre moteur
Jusqu’à 50%
d’économie
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 8
Les moteurs
● Association Moteurs & Variateurs de vitesse
Le rendement des moteurs de puissance significative est correct
● Amélioration nécessaire pour réduire la consommation globale
● Choix de moteurs plus performants trop souvent dicté par l’obligation
La variation de vitesse permet de faire des économies d’énergie significatives
● Permet d’éviter les pertes sur l’utilité finale
● Réduit les efforts mécaniques sur le moteur et la chaine d’entraînement
L’application aux réseaux hydraulique et aéraulique est très intéressant :
● Débit dimensionnés > débit utile
● ROI courts (< 2 ans)
● Récupération des CEE (amélioration du ROI)
● Meilleure régulation (amélioration de la qualité ou réduction du besoin pour la
même qualité)
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 9
Les moteurs
● Le moteur haut rendement vs économie d’énergie
● Pour les petits moteurs l’intérêt est clair ;
● Pour les gros moteurs l’intérêt est moins
évident
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 10Comment est gaspillé votre argent ?
● Voiture :
…essayer de réguler la vitesse de votre
voiture
● en gardant un pied sur l’accélérateur
frein
● et l’autre sur le frein.
● Pompage et ventilation:
… essayer de réguler le refoulement
● En entrainant le moteur à pleine vitesse
● En contrôlant le débit avec une vanne
Encore l’une des méthodes de régulation les plus utilisées dans
l’industrie
….. Avec un gaspille considérable d’énergie
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 11Applications pompage et ventilation:
● avec une vanne : Energie
● Moteur tourne à pleine
vitesse,
95%
● Seulement les pertes
mécaniques sont réduites
● avec un Variateur :
● La vitesse du moteur est
réduite, Débit
● La consommation
énergétique est
proportionnelle à la
vitesse3
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 12Ce que Schneider
Electric peut vous apporter :
Une large gamme de
produits
solutions
services
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 13Une large offre de Services
● Audit sans engagement
● mesures précises sur site
● rapport complet reports avec économies
proposées
● Mise en place
● mesure pour validation
% of losses
● économies garanties
Efficient
A 0
B 10%
C 20%
●Financement des projets D D 30%
E 40%
● engagement à long terme
F 50%
G 60%
Non-Efficient
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 14Etude de casompte
rendu d’étude
Projet d’économie
d’énergie sur la ventilation
des silos
Terre d’Alliances
Site : Villars des Dombes
Juillet 2013Emplacement des ventilateurs et des
réseaux aérauliques
VT1 VT2 VT3 VT4
VT2 VT3
VT1
VT4
VT1 VT2
VT3 VT5
VT4
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 16Caractéristiques des équipements
Les moteurs Les ventilateurs associés
Puissance Intensité Diamètre poulie Diamètre poulie
Cos Y Tension Marque/Type Vitesse
plaquée mesurée moteur ventilateur
[kW] [A] [V] [Tr/min] [mm] [mm]
VT1 22 0,89 41 400
VT2 22 0,89 41 400
Silo1 CEM/ILR 00-3-01 2915 350 300
VT3 22 0,86 40,5 400
VT4 22 0,86 40,5 400
VT1 110 0,831 194 400 Prost/7100034 1785 330 450
VT2 30 0,88 58 400 Prost/7100035 1460 200 220
Silo2
VT3 30 0,86 58 400 Prost/7100035 1455 200 220
VT4 75 0,88 144 400 Prost/7100033 1455 250 450
VT1 55 0,87 97 400 Prost/7303747 1420 250 400
Silo3 VT2 75 400 Prost/7303746 750 230 240
VT3 55 0,87 97 400 Prost/7303747 1420 250 400
VT4 110 0,89 201 400
Silo4 Solyvent/DBA149 1479 259 449
VT5 110 0,89 201 400
Chaque ventilateur tourne à son
régime nominal
Pas de variation de vitesse, les
moteurs sont alimentés via des
démarreurs (sauf VT1 silo 2 mis
en route via un démarrage par
résistances rotoriques)
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 17Principe de fonctionnement
•La régulation est actuellement manuelle
(M/A des ventilateurs + O/F des trappes)
•La ventilation permet de maintenir une
température de grain entre 5 et 10°C à cœur
•Les trappes permettent d’alimenter les
cellules en charge
•Le séchage est du type courant croisé
Silo
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 18Les objectifs
● Ventiler pour refroidir le grain et le maintenir en
température pour assurer une bonne
conservation voir un effet de séchage
● Température de stockage :
● entre 0 et 5°C pour le mais
● et 5 et 10°C pour le blé et l’orge
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015
Perspectives agricoles ISSN, 0399
19
8533La consommation des équipements
Consommation de référence
Nbr d'heure de Taux de Consommation de
Puissance
Désignation fonctionnement fonctionnement référence
[kW] [h] [%] [kWh]
VT1 25.25 1260.00 14% 31 816
VT2 25.25 1800.00 21% 45 452
Silo1
VT3 24.10 1800.00 21% 43 384
VT4 24.10 1800.00 21% 43 384
VT1 111.56 1750.00 20% 195 230
VT2 35.32 1120.00 13% 39 558
Silo2
VT3 34.52 1600.00 18% 55 227
VT4 87.69 1400.00 16% 122 766
VT1 58.40 1400.00 16% 81 757
Silo3 VT2 80.13 1750.00 20% 140 228
VT3 58.40 1400.00 16% 81 757
VT4 123.79 1400.00 16% 173 309
Silo4
VT5 123.79 1400.00 16% 173 309
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 20Bilan et consommation de référence
Consommation ventilateurs Silo 1 : 164 037 kWh
Consommation ventilateurs Silo 2 : 412 782 kWh
Consommation ventilateurs Silo 3 : 303 742 kWh
Consommation ventilateurs Silo 4 : 346 617 kWh
Consommation de référence : 1 227 MWh
Soit 41% et 38% de la consommation du site respectivement en 2010 et 2011
Coût d’exploitation des installations : 96 565 €
Pour un prix de l’énergie en 2012 de 78.7 €/MWh
Prévision 2013 : 101 473 €
Pour un prix de l’énergie de 82.7 €/MWh soit une inflation de 5%
Consommation annuelle du site :
2010 : 2 980 MWh dont 41 % liée à la ventilation des silos
2011 : 3 245 MWh dont 38 % liée à la ventilation des silos
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 21La démarche
Phase d’analyse Phase de déploiement
Commande Réception
Mise en Suivi et
Etude de
Montage œuvre
l’installatio Garantie
de l’offre des
n de résultats (*)
solutions
• La phase d’analyse donne l’investissement global, les économies accessibles et les
aides via Schneider
• S’il y a engagement de résultat, une fois les travaux finis, les économies sont vérifiées
(IPMVP)
• De la pré-étude à la garantie, l’objectif est le RSI
•L’engagement de résultat nécessite une investigation poussée pour prendre en
compte toutes les variables d’influences (dégradation du RSI)
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 22La démarche Terre d’Alliances
Phase d’analyse Phase de déploiement
Restitution Commande Restitution Commande
Analyse
Montage
Pré-étude de Réalisation de l’impact Réalisation
d’une offre
l’installation de l’étape 1 de l’action de l’étape 2
en 2 étapes
1
Montage d’une offre en 2 étapes de réalisation :
• Etape 1 : mise en place d’une action sur 1 moto ventilateur
pour valider le potentiel d’économie d’énergie accessible et le
RSI calculé en pré-étude
• Etape 2 : si l’intérêt est validé, déploiement de la solution sur
l’ensemble du site
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 23Notre proposition
H T
VT1 VT2 VT3 VT4
P P
P P
VT2 VT3
P VT1
P
VT4
VT1 P VT2
P
VT3
VT5
P VT4
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 24Détails de la solution technique
•Fourniture et mise en place de 11 variateurs de vitesse + inductances ligne et
inductances moteurs
•Fourniture et mise en place de 9 capteurs de pression
•Fourniture et mise en place de mesure de température et hygrométrie
extérieure (si nécessaire)
•Raccordement et mise en service des variateurs de vitesse
•Raccordement des instruments de mesure (pression, température, hygrométrie)
•Développement de l’algorithme de régulation sur la base de la supervision
•Mise en service et ajustement des paramétrages
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 25La régulation
● Une connaissance continue de la
température du grain et des conditions
de l’air extérieur (température et
hygrométrie) pour réguler le M/A des
ventilateurs
● Une mesure de pression dans les
collecteurs de distribution pour réguler
en fonction de l’ouverture des trappes
Variables d’entrées du bloc fonction :
● Pression de refoulement
● Type de grain (manuelle)
● Teneur en hygrométrie du grain (manuelle)
● Hygrométrie extérieure
● Températures extérieure
● Température du grain
● Nombre de trappe ouverte (manuelle)
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 26Les chiffres pour une approche
globale
Consommation de référence : 880.5 MWh
Hors silo 4
Economie d’énergie accessible 180 MWh
Soit 20.4% de la consommation de l’installation
Economie annuelle valorisée à 82.7 €/MWh: 14.9 k€
Prix de l’énergie pour la mise en place des actions en 2013
Investissement global : 45 k€
CEE Récupérables : 21.7 k€
Soit 22.1% du montant global du projet
RSI accessible : 2.5 Ans
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 27conclusion
● Le variateur est incontournable ● Acteur actif pour réduire le
pour réduire les réchauffement climatique (aides
possibles via les CEE)
émissions de gaz a
effet de serre
● Facture électrique réduite jusqu’à
● La consommation 50%
énergétique est maitrisée ● Productivité améliorée grace au cout
de fonctionnement et de maintenance
● Performance guarantie par l’ expertise
● Approche globale solution & les solutions clés en main
Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 28Schneider Electric – SDC – Hubert Ferragne – 25/09/2015 29
Merci de votre attention
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